助力大豆“綠色革命” 中國科學家突破傳統線性基因組存儲形式
原發表日期：2020-06-18
來源：中國新聞網
中新網北京6月18日電 (記者 孫自法)記者18日從中國科學院遺傳與發育生物學研究所(中科院遺傳發育所)獲悉，該所田志喜等科研團隊在大豆泛基因組研究領域，成功突破傳統線性基因組的存儲形式，在植物中首次實現基于圖形結構基因組的構建，這一最新研究進展，有望助力實現大豆“綠色革命”，并將引領全新的下一代基因組學研究思路和方法。
中科院遺傳發育所介紹，大豆馴化起源于中國，隨后廣泛傳播于世界各地，是重要的糧食經濟作物。目前，中國大豆需求量大，加強大豆研究，提高大豆生產能力迫在眉睫。田志喜研究團隊前期對大豆種質資源的深度重測序和群體遺傳學分析中發現，不同大豆種質資源之間存在較大的遺傳變異，單一或少數基因組不能代表大豆群體的所有遺傳變異。大豆基礎研究和分子設計育種，亟需能夠代表不同大豆種質材料的全新基因組資源。
為此，田志喜研究團隊聯合中科院遺傳發育所梁承志和朱保葛研究團隊、中科院分子植物科學卓越創新中心韓斌院士團隊、上海師范大學黃學輝教授團隊及生物技術企業等，對來自世界大豆主產國的2898個大豆種質材料進行深度重測序和群體結構分析，精心挑選出26個最具代表性的大豆種質材料，包括3個野生大豆、9個農家種和14個現代栽培品種。
聯合研究團隊利用最新組裝策略，對26個大豆種質材料進行高質量的基因組從頭組裝和精確注釋，并在前期相關研究基礎上，開展系統的基因組比較，構建出高質量的基于圖形結構泛基因組，挖掘到大量利用傳統基因組不能鑒定到的大片段結構變異，經深入分析發現，結構變異在重要農藝性狀調控中發揮重要作用。該高質量圖形結構泛基因組的構建不僅本身具有重要的理論意義和應用價值，還為過去已開展的大量重測序數據提供一個全新的分析平臺。此外，研究團隊還鑒定到15個結構變異導致不同基因間的融合，這為新基因的產生研究提供重要線索。
田志喜研究員表示，最新完成的泛基因組研究所選用大豆種質材料不僅在遺傳多樣性上具有代表性，且具有重要的育種和生產價值。其中，滿倉金、十勝長葉、紫花4號等種質材料作為骨干核心親本已各自培育出上百個優良新品種；黑河43、齊黃34、豫豆22、皖豆28、晉豆23、徐豆1號等品種都是各個大豆主產區推廣面積最大的主栽品種。該基因組及相關2898份種質材料遺傳變異的研究成果，將為大豆研究提供極為重要的資源和平臺，大力推進大豆分子設計育種，助力實現大豆“綠色革命”。
中國科學家團隊這項當前基因組學研究重要前沿突破、被審稿人稱為“基因組學的里程碑工作”的成果論文，北京時間17日深夜獲國際權威學術期刊《細胞》(Cell)在線發表，田志喜團隊博士生劉羽誠、梁承志團隊博士生杜會龍為論文第一作者，田志喜、梁承志為共同通訊作者。(完)
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